陶瓷与金属连接热应力的产生及影响因素

    陶瓷与金属连接时，由于热膨胀系数存在很大的差异，当接头从连接温度冷却到室温或在不同温度区间使用时，都会在接头中产生残余应力。残余应力的形成和存在，直接影响接头的性能，甚至导致接头在冷却过程中发生破坏。因此，对残余应力进行分析和测量，并在此基础上采取缓解措施是提高异种材料连接接头性能的一个有效途径。

    热应力的产生主要与材料物理特性、接头的形状和温度分布有关。一般来讲，陶瓷材料的热膨胀系数小、弹性模量大，而常用的金属材料正好与此相反。

    热应力的影响因素有：

    (1)材料因素。材料因素主要包括热膨胀系数、弹性模量、泊松比、界面特性、被连接材料

    的孔隙率、材料的屈服强度以及加工硬化系数等。其中，异种材料间热形变差、弹性模量比、泊松比的比值是影响热应力的主要因素。

    (2)温度分布的影响。不同的加热方式、加热温度、加热速度及冷却速度等工艺参数，都会影响热应力的分布。

    (3)接头形状因素。接头形状因素主要包括板厚、板宽、长度、连接材料的层数、层排列顺序、接合面形状和接合面的粗糙度。其中，两种材料的厚度比、接头的长度与厚度之比是影响热应力的主要因素。

    对于平板对接的情况，界面热应力大小与两种材料的厚度有关，当板材1比板材2的厚度小时，界面应力较大，当板材1的厚度充分小时，板材2一侧的应力接近为零，而板材1一侧的应力分布比较简单，可以认为是恒定值。

(慧朴科技，huiputech)